全面认识湿度传感器
湿度传感器工作原理

湿度传感器工作原理一、引言湿度传感器是一种常见的传感器,用于测量空气中的湿度。
它在许多领域都有广泛的应用,例如气象、农业、工业等。
本文将详细介绍湿度传感器的工作原理。
二、湿度传感器概述湿度传感器是一种能够测量空气中水分含量的设备。
它通常由两部分组成:一个测量元件和一个信号处理单元。
测量元件负责将空气中的水分转换为电信号,而信号处理单元则将这些电信号转换为实际的湿度值。
三、湿度传感器类型目前市场上有许多种不同类型的湿度传感器,其中最常见的包括电容式、电阻式和共振式等。
1. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器利用了空气中水分对电容值的影响来测量湿度。
它通常由两个平行板组成,其中一个板上涂有吸水材料,而另一个则是金属板。
当空气中含有水分时,吸水材料会吸收这些水分并膨胀。
这会导致两个板之间的距离变小,从而增加了电容值。
通过测量电容值的变化,就可以确定空气中的湿度。
2. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器利用了空气中水分对电阻值的影响来测量湿度。
它通常由两个金属片组成,其中一个片上涂有吸水材料。
当空气中含有水分时,吸水材料会吸收这些水分并膨胀。
这会导致两个金属片之间的距离变小,从而改变了它们之间的电阻值。
通过测量电阻值的变化,就可以确定空气中的湿度。
3. 共振式湿度传感器共振式湿度传感器利用了共振频率对空气中水分含量的敏感性来测量湿度。
它通常由一个陶瓷晶体和一个微型天线组成。
当陶瓷晶体表面被涂上吸水材料时,它会因为质量增加而改变其共振频率。
通过测量共振频率的变化,就可以确定空气中的湿度。
四、湿度传感器工作原理无论是哪种类型的湿度传感器,在工作原理上都遵循着相似的流程:将空气中的水分转换为电信号,再将这些电信号转换为实际的湿度值。
1. 湿度测量元件湿度测量元件是湿度传感器的核心部分。
在电容式和电阻式湿度传感器中,它通常由一个吸水材料组成。
当空气中含有水分时,吸水材料会吸收这些水分并膨胀。
在共振式湿度传感器中,则是通过涂抹吸水材料来改变陶瓷晶体的质量。
湿度传感器的工作原理

湿度传感器的工作原理引言湿度传感器是一种广泛应用于气象、室内环境监测、农业等领域的重要传感器。
它能够测量空气中的相对湿度,从而帮助我们了解环境中的湿度状况。
在本文中,我们将深入探讨湿度传感器的工作原理,并介绍一些常见的湿度传感器类型和应用。
湿度传感器的基本原理湿度传感器的工作原理基于材料吸湿性的变化。
常见的湿度传感器有两种工作原理:电容式和电阻式。
电容式湿度传感器电容式湿度传感器是利用湿度对介电常数的影响来测量湿度的。
传感器通过两个电极之间的介质,可以是氧化金属层、陶瓷或聚合物等,由于材料的吸湿性变化而改变电容器的电容量。
1.电容式湿度传感器的结构–传感器的核心部分是一个由感湿层和基底构成的复合材料。
感湿层具有较高的湿度敏感性,可以吸收或释放水分。
–湿度变化会导致感湿层的物理性质发生改变,例如介电常数、电容性质等。
–传感器的两个电极将放置在感湿层两侧,形成一个电容器结构。
–当空气中的湿度改变时,感湿层的吸湿性改变会导致电容器的电容量发生变化。
2.电容式湿度传感器的工作过程–当传感器处于稳定的环境中时,感湿层和环境中的湿度达到平衡。
此时,感湿层的吸湿性处于一个稳定状态,表现为一个特定的电容值。
–当环境湿度发生改变时,感湿层会吸收或释放水分,导致电容值发生变化。
–通过测量电容值的变化,可以确定空气中的相对湿度。
电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器则是利用介电常数的变化来测量湿度的。
传感器的基本工作原理是通过在感湿器上覆盖一层吸湿材料,并测量这个吸湿材料的电阻值来推测湿度。
1.电阻式湿度传感器的结构–传感器的感湿层通常由一种多孔的陶瓷材料或一层有机高分子材料制成。
–感湿层的材料会对空气中的水汽进行吸湿或释放水汽,从而使其电阻值发生变化。
–传感器通常有两个电极,一个直接接触感湿层,另一个用于提供参考电阻。
2.电阻式湿度传感器的工作过程–当传感器处于稳定的环境中时,感湿层的吸湿性和释放水汽的能力达到平衡。
此时,感湿层的电阻值保持稳定。
认识温湿度传感器-全国中职通用教学课件

四、任务总结
• 温度传感器的定义 • 湿度传感器的定义 • 温湿度传感器的应用
传感器技术应用
传感器技术应用
谢谢
一、任务描述
传感器技术应用
• 观察生活中的温湿度传感器,了解它们在不同领域中的应用情况。
二、知识储备
传感器技术应用
(一)温度传感器的定义
• 温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。 • 温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。 • 按测量方式可分为接触式和非接触式两类 • 按照传感器材料及电子元件特性可分为热电阻和热电偶两类。
• 在工业中的应用:在湿凝土干燥的过程中,使用温湿度传感器能及 时准确地记录相关数据,为施工提供可靠的数据。 这是温湿度传 感器在工业中的典型应用。
二、知识储备
传感器技术应用
(三)温湿度传感器的应用
• 在种植业、畜牧业中的应用:在种植业和畜牧业的生产,特别是一 些经济作物的生产中,如需确定环境中的温度、湿度对于幼苗生长的 影响,也需要用温湿度传感器来采集和监控数据,以期获得最佳 的经 济效益。
• 在冷藏储运中的应用:为保证食品、疫苗等在储运过程中的安全, 需使用温湿度传感器对储运环境温湿度的变化进行实时监控,以保 证其质量。
二、知识储备
传感器技术应用
(三)温湿度传感器的应用
• 在汽车中的应用:随着汽车电子控制系统的应用日益广泛,汽车传 感器需求量保持高速增长。 微型化、多功能、集成化和智能化的传 感器将逐步取代传统的传感器成为汽车传感器的主配件湿度传感器的定义
湿度传感器是一种能感受水蒸气含量并转换成可用输出信号的传感器。 它主要应用于航空航天、工业制造、气象和医疗保健等方面。
二、知识储备
传感器技术应用
湿度传感器的原理及应用

湿度传感器的原理及应用湿度传感器的原理湿度传感器是一种测量空气中湿度的设备,它基于一些物理原理和传感器技术来实现湿度的测量。
下面是湿度传感器工作的基本原理:1.电容法:湿度传感器可以利用空气中水分对电容的影响来测量湿度。
当空气中的湿度增加时,水分会被吸附在传感器的电极上,导致电容的变化。
通过测量电容的变化,可以推算出当前的湿度。
2.电阻法:湿度传感器还可以利用基于电阻的原理来测量湿度。
湿度会影响传感器材料的电阻值,因此可以通过测量电阻的变化来推算湿度的变化。
这种方法通常使用一种特殊的塑料材料,称为湿度敏感材料,它会因湿度的变化而改变其电阻。
3.电化学法:某些湿度传感器使用电化学原理来测量湿度。
这些传感器通常包含一个用于测量湿度的湿度敏感电极和一个比较电极。
当湿度增加时,湿度敏感电极上的湿度敏感材料会发生化学反应,导致电极电势的变化。
通过测量电势的变化,可以计算湿度的值。
湿度传感器的应用湿度传感器在很多领域中都有广泛的应用,下面是一些常见的应用领域:1.气象观测:湿度传感器在气象观测中起着重要的作用。
通过测量空气中的湿度,气象学家可以推算出气象条件,例如空气中的水分含量和温度。
这有助于预测天气和了解地球的气候变化。
2.农业:湿度传感器在农业中也有很多应用。
例如,在种植水果和蔬菜的温室中,湿度传感器可以帮助农民监测温室内的湿度,以确保最适宜的生长环境。
此外,在农作物灌溉中,湿度传感器也可以用于控制灌溉的水量,确保农作物获得合适的湿度。
3.室内环境控制:湿度传感器在室内环境控制中扮演重要角色。
它可以被用于测量室内空气中的湿度,帮助调节加湿器和除湿器的工作。
这对于创造一个舒适的室内环境对人们的健康和舒适感来说非常重要。
4.工业控制:湿度传感器在工业控制中也有广泛的应用。
例如,在食品加工和制药过程中,湿度传感器可以用于测量环境湿度,以确保生产过程的稳定性和产品质量。
5.智能家居:随着智能家居技术的发展,湿度传感器在智能家居中也扮演着重要的角色。
湿度传感器的工作机理及其应用

湿度传感器的工作机理及其应用湿度传感器,是一种能够检测周围环境湿度的设备。
湿度传感器广泛应用于工业、医疗、农业等领域,可以为生产生活带来便利。
一、湿度传感器的工作原理湿度传感器是一种基于电学原理实现的传感器。
它的工作原理是基于介电常数和电阻率与湿度的相关关系。
介电常数可以理解为电场能量密度与磁场能量密度比值的比例,而电阻率则代表材料电导率的倒数。
常见的湿度传感器有电容式、电阻式、热电偶式等类型。
其中,电容式湿度传感器是使用最广泛的一种。
电容式湿度传感器是利用材料与空气的介电常数的差异来检测湿度的。
当湿度变化时,相邻的电极之间的电容值会发生变化,通过检测电容变化来计算湿度。
电容式湿度传感器灵敏度高,响应速度快,结构简单,并且可以通过微电脑控制,适用于各种需求场合。
而且,它的输出电压跨度很宽,所以需要低噪声、高增益的锁相放大器来扩大信号,才能通过模数转换器进行精确的数字化操作。
二、湿度传感器的应用电容式湿度传感器在日常生活中有很广泛的应用。
1. 小区自动化管理小区智能化管理系统可以利用湿度传感器,根据当前湿度场景自动调整温度,保障人们的生活质量。
2. 农业领域农业领域需要不同的湿度环境条件。
例如,菇类需要较高的湿度,而蔬菜则需要相对较低的湿度。
而通过使用湿度传感器,可以对不同的作物,提供最适宜的生长环境,保证作物的健康生长。
3. 工业领域湿度传感器在工业中的应用,能够监测生产过程中的湿度状况,并且在必要时实时调整,提高生产效率。
例如,制药厂需要生产药品时,药品在生产过程中所面临的湿度状况,湿度传感器可以做到实时监控,确保生产药品的质量及工艺稳定的进行。
总之,湿度传感器在现代生产与生活中应用极为广泛,给我们便利之余,也让我们能够更好地利用这些科技工具,促进我们的生活质量和工作效率。
湿度传感器

2、简述光电导效应,并应用光电晶体的能带分析热 敏电阻CdS的工作原理。
3、简述光敏二极管的工作过程。
4、什么是霍耳效应,画出霍耳效应原理图;利用霍 耳片设计测磁电路,画出电路示意图,简述其工作原 理。
4、湿敏电阻器的特性
1)电阻-湿度特性
2)时间常数 衡量湿敏电阻器随温度的跃变其阻值 的变化速率。 湿敏电阻的时间常数越小越好。
湿敏电阻器的阻值增加量从零变化到稳定增加量 的63%所需的时间。
3)滞后效应 湿敏电阻器周围 湿度变化一个往返 周期,相应的电阻 值变化曲线在吸湿 和脱湿过程中并不 重复,形成一个类 似磁滞回线的湿滞 环。 湿滞回线和湿滞量
2、 湿度传感器的温度系数 湿敏元件除对环境湿度敏感外,对温度亦十分敏 感,其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内,而且 有的湿敏元件在不同的相对湿度下,其温度系数又有 差别。温漂非线性,这需要在电路上加温度补偿。采 用单片机软件补偿,或无温度补偿的湿度传感器是保 证不了全温范围的精度的,湿度传感器温漂曲线的线 性化直接影响到补偿的效果,非线性的温漂往往补偿 不出较好的效果,湿度传感器工作的温度范围也是重 要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作
20.2 湿度传感器
( Humidity Transducer)
湿度传感器:把相对湿度的变化转换成电信号的器件。 感湿特点:
在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽 吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介电常数发生很大的 变化,从而制成湿敏元件。
一、湿度传感器分类
1、湿度及其表示方法 表示环境中水蒸气含量的物理量。
三、湿敏电容器的工作原理及特性
利用器件的电容随湿度变化而变化的特性。
电容随湿度的变化取决于介质介电常数ε随湿度的 变化来确定。
湿度传感器的工作原理

湿度传感器的工作原理湿度传感器是一种用于测量空气中湿度的设备。
它的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。
本文将详细介绍湿度传感器的工作原理。
一、湿度传感器的分类湿度传感器可以分为两类:电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器。
1. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器是一种基于电容变化原理的传感器。
它由两个电极组成,其中一个电极是涂有吸湿材料的感湿元件,另一个电极是不吸湿的参考电极。
当空气中的湿度改变时,感湿元件吸收或释放水分,从而改变电容值。
通过测量电容值的变化,可以计算出空气中的湿度。
2. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器是一种基于电阻变化原理的传感器。
它由一根涂有吸湿材料的电阻丝组成。
当空气中的湿度改变时,吸湿材料吸收或释放水分,从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化,可以计算出空气中的湿度。
二、湿度传感器的工作原理湿度传感器的工作原理基于湿度对某些物理或化学特性的影响。
下面将分别介绍电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器的工作原理。
1. 电容式湿度传感器的工作原理电容式湿度传感器的工作原理基于电容值与介电常数之间的关系。
介电常数是物质对电场的响应能力,它与物质的吸湿性有关。
当空气中的湿度改变时,感湿元件吸收或释放水分,从而改变电容值。
电容值与介电常数成反比例关系,因此电容值越小,介电常数越大,空气中的湿度越高。
2. 电阻式湿度传感器的工作原理电阻式湿度传感器的工作原理基于电阻值与电导率之间的关系。
电导率是物质对电流的响应能力,它与物质的吸湿性有关。
当空气中的湿度改变时,吸湿材料吸收或释放水分,从而改变电阻值。
电阻值与电导率成正比例关系,因此电阻值越小,电导率越大,空气中的湿度越高。
三、湿度传感器的应用湿度传感器广泛应用于气象、农业、工业、医疗等领域。
在气象领域,湿度传感器用于测量空气中的湿度,以便预测天气变化。
在农业领域,湿度传感器用于测量土壤湿度,以便控制灌溉量。
在工业领域,湿度传感器用于测量空气中的湿度,以便控制生产过程。
湿度传感器原理

湿度传感器原理湿度传感器是一种能够测量空气中相对湿度的电子设备。
它在许多应用中都具有重要的作用,比如气象观测、室内环境控制、农业生产等。
本文将介绍湿度传感器的工作原理,主要包括电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器两种类型。
一、电容式电容式湿度传感器利用材料在不同湿度下的介电常数变化来间接测量湿度。
其工作原理如下:1. 传感器结构:电容式湿度传感器通常由两个电极组成,它们之间隔着一层湿度敏感材料。
湿度敏感材料具有高吸湿性,当空气的湿度改变时,材料吸湿或释放湿气,导致介电常数发生变化。
2. 电容测量:电容是储存电荷的能力,传感器两个电极之间的电容与湿度敏感材料的介电常数成正比。
当湿度增加时,湿度敏感材料吸湿,介电常数增加,电容也随之增大。
通过测量电容的变化,即可获得空气中的相对湿度值。
3. 温度补偿:不同温度下,电容式湿度传感器的读数会受到温度影响,因此需要进行温度补偿。
通常会添加温度传感器,以获得温度值,然后根据温度值对湿度进行修正,提高测量准确度。
二、电阻式电阻式湿度传感器基于材料在不同湿度下的电阻变化来测量湿度。
其工作原理如下:1. 传感器结构:电阻式湿度传感器由湿度敏感材料和电极组成,材料通常是一种半导体材料,如硅、聚合物等。
湿度敏感材料的电阻随湿度的变化而变化。
2. 电阻测量:传感器电极两端加上一个恒定的电流,通过测量电阻的变化,可以得到湿度的值。
当湿度增加时,湿度敏感材料吸湿,电子在材料上的迁移变慢,导致电阻增加。
3. 温度补偿:电阻式湿度传感器也会受到温度的影响,因此需要进行温度补偿。
可以通过添加温度传感器并结合电阻和湿度之间的特定关系,对湿度进行修正。
总结:电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器是目前应用较广泛的两种湿度传感器。
电容式湿度传感器通过测量介电常数的变化来间接测量湿度,而电阻式湿度传感器则通过测量电阻值的变化来直接测量湿度。
两种传感器都需要进行温度补偿,以提高测量的准确性。
在选择湿度传感器时,需根据具体应用需求和成本效益来进行选择,以确保传感器能够满足实际使用的精度和可靠性要求。
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全面认识湿度传感器来源:赛斯维传感器网发表于 2010-4-7湿度传感器壁挂式1人类的生存和社会活动与湿度密切相关。
随着现代化的实现,很难找出一个与湿度无关的领域来。
由于应用领域不同,对湿度传感器的技术要求也不同。
从制造角度看,同是湿度传感器,材料、结构不同,工艺不同.其性能和技术指标有很大差异,因而价格也相差甚远。
对使用者来说,选择湿度传感器时,首先要搞清楚需要什么样的传感器;自己的财力允许选购什么档次的产品,权衡好“需要与可能”的关系,不致于盲目行事。
我们从与用户的来往中,觉得有以下几个问题值得注意。
1.选择测量范围和测量重量、温度一样,选择湿度传感器首先要确定测量范围。
除了气象、科研部门外,搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100%RH)测量。
在当今的信息时代,传感器技术与计算机技术、自动控制拄术紧密结合着。
测量的目的在于控制,测量范围与控制范围合称使用范围。
当然,对不需要搞测控系统的应用者来说,直接选择通用型湿度仪就可以了。
下面列举一些应用领域对湿度传感器使用温度、湿度的不同要求,供使用者参考(见表1)。
用户根据需要向传感器生产厂提出测量范围,生产厂优先保证用户在使用范围内传感器的性能稳定一致,求得合理的性能价格比,对双方来讲是一件相得益彰的事情。
2、选择测量精度和测量范围一样,测量精度同是传感器最重要的指标。
每提高—个百分点.对传感器来说就是上一个台阶,甚至是上一个档次。
因为要达到不同的精度,其制造成本相差很大,售价也相差甚远。
例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元,而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元,相差近百倍。
所以使用者一定要量体裁衣,不宜盲目追求“高、精、尖”。
生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。
如中、低温段(0一80%RH)为±2%RH,而高湿段(80—100%RH)为±4%RH。
而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。
如在不同温度下使用湿度传感器.其示值还要考虑温度漂移的影响。
众所周知,相对湿度是温度的函数,温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。
温度每变化0.1℃。
将产生0.5%RH的湿度变化(误差)。
使用场合如果难以做到恒温,则提出过高的测湿精度是不合适的。
因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话,奢谈测湿精度将失去实际意义。
所以控湿首先要控好温,这就是大量应用的往往是温湿度—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。
多数情况下,如果没有精确的控温手段,或者被测空间是非密封的,±5%RH的精度就足够了。
对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间,或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合,再选用±3%RH以上精度的湿度传感器。
与此相对应的温度传感器.其测温精度须足±0.3℃以上,起码是±0.5℃的。
而精度高于±2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到,更何况传感器自身了。
国家标准物质研究中心湿度室的文章认为:“相对湿度测量仪表,即使在20—25℃下,要达到2%RH的准确度仍是很困难的。
”3、考虑时漂和温漂几乎所有的传感器都存在时漂和温漂。
由于湿度传感器必须和大气中的水汽相接触,所以不能密封。
这就决定了它的稳定性和寿命是有限的。
一般情况下,生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年,到期负责重新标定。
请使用者在选择传感器时考虑好日后重新标定的渠道,不要贪图便宜或迷信洋货而忽略了售后服务问属。
温漂在上1节已经提到。
选择湿度传感器要考虑应用场合的温度变化范围,看所选传感器在指定温度下能否正常工作,温漂是否超出设计指标。
要提醒使用者注意的是:电容式湿度传感器的温度系数α是个变量,它随使用温度、湿度范围而异。
这是因为水和高分子聚合物的介电系数随温度的改变是不同步的,而温度系数α又主要取决于水和感湿材料的介电系数,所以电容式湿敏元件的温度系数并非常数。
电容式湿度传感器在常温、中湿段的温度系数最小,5-25℃时,中低湿段的温漂可忽略不计。
但在高温高湿区或负温高湿区使用时,就一定要考虑温漂的影响,进行必要的补偿或订正。
领域部门温度(℃) 温度(%RH)纺织纺纱厂 23 60织布厂 18 85医药制药厂 10~ 30 50~60手术室 23~ 26 50~60轻工印刷厂 23~ 27 49~51卷烟厂 21~ 24 55~65火柴厂 18~22 50电子半导体 22 30~45计算机房 20~30 40~70通讯电缆充气 -10~30 0~20食品啤酒发酵 4~8 50~70农业良种培育 15~40 40~75人工大棚 5~40 40~100仓储水果冷冻 -3~5 80~90地下菜窖 -3~ -1 70~ 80文物保管 16~18 50~55注:在不同领域的使用范围(%RH/℃)4.与传统测湿方法的关系早在18世纪人类就发明了干湿球和毛发湿度计,而电子式湿度传感器是近几十年.特别是近20年才迅速发展起来的。
新旧事物的交替与人们的观念转变很有关系。
由于干湿球、毛发湿度计的价格仍明显低于湿度传感器,造成一部分人对电子湿度传感器价格的不认可。
正好像用惯了扫帚的人改用吸尘器时,总觉得花几百元钱买一台吸尘器有些不上算,不如花几元钱买把扫帚那样心理容易平衡。
由于传统测湿方法在人们的脑海中印象太深了,一些人形成了只有干湿球湿度计才是准确的固有概念。
有些用户拿干湿球湿度计来对比刚购得的湿度传感器,如发现示值不同,马上认为湿度传感器不准。
须知干湿球的准确度只有5%一7%RH,不但低于电子湿度传感器,而且还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度;湿度计必须处于通风状态:只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时,才能达到规定的准确度。
湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定,最常用分流式标准湿度发生器来进行标定。
所以希望用户在需要校准时也采用相同的方法,避免用准确度低的器具去校准或比对精度高的传感器。
5、其它注意事项湿度传感器是非密封性的,为保护测量的准确度和稳定性,应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。
也避免在粉尘较大的环境中使用。
为正确反映欲测空间的湿度,还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。
如果被测的房间太大,就应放置多个传感器。
有的湿度传感器对供电电源要求比较高,否则将影响测量精度.或者传感器之间相互干扰,甚至无法工作。
使用时应技要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。
传感器需要进行远距离信号传输时,要注意信号的衰减问题。
当传输距离超过200m以上时,建议选用频率输出信号的湿度传感器。
由于湿敏元件都存在一定的分散性,无论进口或国产的传感器都需逐支调试标定。
大多数在更换湿敏元件后需要重新调试标定,对于测量精度比较高的湿度传感器尤其重要。
湿度传感器的发展趋势介绍湿敏元件的特性,重点阐述集成湿度传感器、单片智能化湿度/温度传感器的性能特点及产品分类,最后给出集成湿度传感器典型产品的技术指标。
在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门,经常需要对环境湿度进行测量及控制。
但在常规的环境参数中,湿度是最难准确测量的一个参数。
用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法,早已无法满足现代科技发展的需要。
这是因为测量湿度要比测量温度复杂的多,温度是个独立的被测量,而湿度却受其他因素(大气压强、温度)的影响。
此外,湿度的标准也是一个难题。
国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。
近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。
湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到新的水平。
1 湿敏元件的特性湿敏元件是最简单的湿度传感器。
湿敏元件主要电阻式、电容式两大类。
1.1 湿敏电阻湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。
湿敏电阻的种类很多,例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。
湿敏电阻的优点是灵敏度高,主要缺点是线性度和产品的互换性差。
1.2湿敏电容湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。
当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。
湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化,其精度一般比湿敏电阻要低一些。
国外生产湿敏电容的主厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。
以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例,其测量范围是(1%~99%)RH,在55%RH时的电容量为180pF(典型值)。
当相对湿度从0变化到100%时,电容量的变化范围是163pF~202pF。
温度系数为0.04pF/℃,湿度滞后量为±1.5%,响应时间为5s。
除电阻式、电容式湿敏元件之外,还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。
湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。
2 集成湿度传感器的性能特点及产品分类目前,国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell公司(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型),Humirel公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型),Sensiron 公司(SHT11、SHT15型)。
这些产品可分成以下三种类型:2.1 线性电压输出式集成湿度传感器典型产品有HIH3605/3610、HM1500/1520。
其主要特点是采用恒压供电,内置放大电路,能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号,响应速度快,重复性好,抗污染能力强。
2.2 线性频率输出集成湿度传感器典型产品为HF3223型。
它采用模块式结构,属于频率输出式集成湿度传感器,在55%RH时的输出频率为8750Hz(型值),当上对湿度从10%变化到95%时,输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。
这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。
2.3 频率/温度输出式集成湿度传感器典型产品为HTF3223型。
它除具有HF3223的功能以外,还增加了温度信号输出端,利用负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器。
当环境温度变化时,其电阻值也相应改变并且从NTC 端引出,配上二次仪表即可测量出温度值。
3 单片智能化温度/温度传感器2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化温度/温度传感器,其外形尺寸仅为7.6(mm)×5(mm)×2.5(mm),体积与火柴头相近。